новости космоса Все новости Май 2019 года
3709 18
12 мая 2019 13:16:45
Гравитационные волны оставляют доступные для измерений «следы», выяснили физики

Гравитационные волны, впервые обнаруженные в 2016 г., дают новый метод получения знаний о Вселенной, который позволит понять эволюцию нашего мира, начиная от Большого взрыва и вплоть до более поздних событий, происходящих в центрах галактик.

И хотя детектор Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) стоимостью в миллиарды долларов следит за гравитационно-волновыми событиями в режиме 24/7, в новом исследовании ученые показывают, что проходящие гравитационные волны оставляют за собой множество «воспоминаний», которые могут помочь обнаружить их даже после прохождения.

«То, что гравитационные волны могут оставить после прохождения длительные изменения состояния детектора, является одним из весьма необычных прогнозов Общей теории относительности», - сказал Александр Грант (Alexander Grant), главный автор новой научно-исследовательской работы.

Физикам уже давно известно, что гравитационные волны при прохождении изменяют состояние частиц, находящихся у них на пути. До настоящего времен ученые идентифицировали пять разновидностей таких длительно сохраняющихся изменений. В своей работе Грант и коллеги обнаруживают еще три разновидности изменений, происходящих при прохождении гравитационной волны, «устойчивые гравитационно-волновые наблюдаемые» (persistent gravitational wave observables), которые могут однажды помочь идентифицировать волны, проходящие сквозь Вселенную. Первую из этих наблюдаемых ученые называют отклонением кривой (curve deviation, показывает, насколько далеко разойдутся между собой два наблюдателя, ускоряющихся соответственно в зоне распространения гравитационной волны и в «плоском» пространстве-времени), вторую – голономией (получается при сравнении результатов измерений параметров переноса информации о линейном и угловом моментах частицы вдоль двух различных кривых в зоне распространения гравитационной волны), а третья наблюдаемая связана с влиянием гравитационных волн на относительное расположение двух частиц, когда одна из частиц имеет характеристический спин.

Каждая из этих наблюдаемых определена в данном исследовании таким образом, что ее измерение возможно осуществить при помощи детектора. Процедуры определения отклонения кривой и наблюдаемой, связанной с вращением частиц, довольно просты, говорят исследователи, и сводятся лишь к «измерениям расстояний и ускорений, получаемых наблюдателями». Определение голономии представляется более сложным и пока недостижимо для современной науки, отмечают Грант и его команда.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review D.

комментарии
1
Leonid3109 · 12-05-2019

Ну надо же! Сделанные теоретически в 70-х годах прошлого века фантастические предсказания начинают переходить в практическую плоскость! Чуть понятнее из Physical Review:
".. Гравитационные волны искажают форму пространства-времени, изменяя относительные положения, скорости, ускорения и траектории физических объектов на их пути. Эти объекты не возвращаются к своей первоначальной конфигурации после прохождения волн, создавая «постоянный» эффект, который потенциально могут измерить ученые. Одним из примеров измеримых постоянных изменений является предсказанный сдвиг в относительных положениях зеркал LIGO. Инфраструктура команды учитывает ранее предсказанные постоянные наблюдаемые - включая пример зеркала LIGO - в единой математической формулировке, а также предсказывает три новых.."

2
Sqwair77747 · 12-05-2019

Даёшь теперь реликтовые гравитационные волны!
А если честно, ваааще ничё не понял.
Как определить по спинам, взаимному положению частиц и т.д., что на частицы, повлияла именно грав. волна, а не что-то еще? Да и пространство Вселенной, пронизано ими со всех мыслимых направлений. И как определить, что на состояние частиц подействовала грав.волна именно от конкретного объекта?

3
nikkaknik35 · 12-05-2019

Ну, в общем то логично. Гравитационные волны меняют геометрию и это можно измерить.

4
Starlight42 · 12-05-2019

"Неча на зеркало пенять, коли рожа крива!" Теперь будут пенять на случившееся неподалече слияние двух ЧД.
Уже вижу, как на практике будут через ннадцать лет использовать предсказываемые эффекты милитаристы. Запускають, значит, оне слияние черных дыр над территорией вражеского противника - и у тех вся картофельные посадки сдвигаются в океан. Подрыв продовольственной базы супостата - дело первостепенной важности! Так что придется нам, коллеги, срочно земельными паями на горизонтах событий СМЧД запасаться. Там-то уж родимой картошечке ничего угрожать не будет.

5
itatel47 · 12-05-2019

Меняют положения зеркал Лиго эти ГВ, но важнее наверное измения параметров орбит небесных тел?

6
Pavel001-11 · 13-05-2019

Комментарий заблокирован

7
puzzler23 · 13-05-2019

Выходит, надо было Путина номинировать на Нобелевскую премию за то что он поддержал исследования "гравитационных волн" в России.

8
Leonid3109 · 13-05-2019

Для того на Луне и ставились (и Союзом, и США) уголковые отражатели, чтобы измерять лунные скорость и расстояние с помощью лазера. Можно и землетрясения, а так же и лунотрясения, фиксировать. Но фиксация гравитационных волн, несмотря на большое плечо, вряд-ли получится, слишком нестабильны условия. Да и представленные для сравнения графики не соответствуют гравитационным волнам.

9
viktorchibis20 · 13-05-2019

Pavel001 – «Суть нашего открытия заключалась в том, что собственные частоты Земли можно регистрировать, используя простые методы всегда, не дожидаясь сильных землетрясений».
.
Leonid, а ведь в этом что-то есть. Вопрос – какая масса лучше улавливает ГВ – большая или маленькая? Ответ не так очевиден. Если большая (Земля), то их метод (лазерной доплеровской анемометрии) м.б. то что надо (?).
.
PS: В заключение притча-быль. В 2017 г. после присуждения НП за открытие ГВ я спросил своего товарища (у которого позаимствовал идею непрерывного циклического процесса в пространстве) – «Как он оценивает это открытие?». И получил ответ – «В тот день я ремонтировал антенну на крыше, и нечаянно уронил кувалдочку».

10
Bong32 · 13-05-2019

Хорошая новость на самом деле, поскольку об изменении "угловой скорости" посредством гравитационного воздействия вращающихся вокруг друг друга СПТ на третье уже писал, но это объясняется и не воздействием ГВ (и именно этим новость хорошая). :)

11
elena124 · 13-05-2019

Тогда получается.что эти следы,если их можно измерять представляют собой "стоячие" ГВ?

12
Leonid3109 · 13-05-2019

viktorchibis, при участии в слиянии ЧД звёздной массы период вращения вокруг неё (или вокруг друг друга) до 100--200 оборотов и частота гравитационной волны 200--400 Гц, длина волны 1500--750 км, целиком большие тела дрожать не будут, поэтому масса "датчика" без разницы :-)
Отличить землетрясение от гравитационной волны проще некуда: сейсмические волны распространяются со скоростью несколько км/сек, а грав-волна 300000 км/сек, достаточно двух установок, разнесённых на несколько км чтобы увидеть невооружёнными глазками :-)
Локация Луны на большом плече (это же 380000 км, а не 4) во столько же раз увеличит чувствительность, но сопутствующие помехи сведут на нет это преимущество. Да и одно плечо не позволит уловить волны со всех направлений, тем более определить его. :-(
Товарищ Pavel001 (не исключаю, что это "бот") ошибся сайтом для распространения своего "фейка", да ещё и приплёл суда президента для пущей важности -- уровень начальных классов до начала изучения физики :-)

13
Leonid3109 · 13-05-2019

elena, "следы" остаются только в записях детектора и можно сравнить его положение "тогда" и "сейчас". Взять любую частицу и определить, что сто тысяч лет назад она испытала воздействие гравитационной волны не получится :-(

14
viktorchibis20 · 14-05-2019

Leonid (ком 12), абзацы 2, 3, 4 понятны. Спасибо. По абзацу 1 хотел уточнить. ГВ излучаются непосредственно перед слиянием ЧД. Фактически это череда «парадов» двух ЧД. А с какого расстояния между ЧД эти «парады» начинают «ощущаться», как ГВ?

15
Leonid3109 · 14-05-2019

viktorchibis, раз гравитационные волны имеют место быть, то они излучаются ПОСТОЯННО ЛЮБЫМИ телами при вращении на ЛЮБОМ расстоянии. Разница лишь в мощности и частоте (длине волны). Так что стационарных орбит не существует, вращающиеся тела теряют на гравитационные волны энергию и раньше или позже сталкиваются, если другие факторы не компенсируют эти потери. Ваш вопрос "ощущения" ГВ имеет ответ в чувствительности датчиков :-))

16
viktorchibis20 · 14-05-2019

Leonid, хотелось бы уточнить (на примере зафиксированных ГВ), сколько последних витков вращения НЗ или ЧД и с какой частотой становятся доступны для регистрации ГВ на LIGO (VIRGO)? Если я правильно посчитал по графикам, там что-то порядка 10-20 периодов. Это последние обороты?
.
Есть ещё вопрос по мощности (амплитуде) сигнала. С НЗ там более-менее понятно откуда она берется. А вот со слиянием ЧД не очень. Читаем сообщение о слиянии 2-х ЧД.
«Сигнал слияния двух чёрных дыр массами 36 и 29 солнечных был зарегистрирован 14 сентября 2015 года двумя детекторами LIGO в Хэнфорде и Ливингстоне через 7 миллисекунд друг от друга. Возникшая чёрная дыра должна иметь массу 62 солнечные. Расстояние до источника около 1,3 миллиарда световых лет, излучённая за десятые доли секунды в слиянии энергия — эквивалент около 3 солнечных масс».
Вопрос такой – «Излученная энергия 3 солнечных массы ушла на последних витках вращения, или непосредственно при слиянии 2-х ЧД?».

17
itatel47 · 14-05-2019

Интересно, а могут ли быть природные резонаторы ГВ? Какой будет эффект?

18
Leonid3109 · 14-05-2019

"..массами 36 и 29 солнечных .. чёрная дыра должна иметь массу 62 солнечные .. излучённая за десятые доли секунды в слиянии энергия — эквивалент около 3 солнечных масс.." (с)неграмотный журналюга
Эту фразу неграмотного журналюги, который решил блеснуть знаниями в арифметике для первого класса: 36+29-3=62!!
На самом деле в гравитационную волну преобразуется ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ энергия положения тел. А в ЭКВИВАЛЕНТНУЮ массу она переводится исключительно для удобства восприятия. Масса получившейся ЧД равна сумме сливающихся, т. е. 36+29=65
Работа сил тяготения (или против сил тяготения) двух тел массами M1 и M2 переместившихся с расстояния R1 до R2 равна
A = G*M1*M2*(1/R2 - 1/R1)
Конечная точка (соприкосновение) равна сумме горизонтов событий, относительная скорость при этом (орбитальные скорости) 212 тыс км/сек, скорости каждой из ЧД обратны массам (94.6 и 117.4 тыс км/сек). Начальная точка -- издалека R1>>R2. Тогда полная потенциальная энергия выделившаяся при сближении
A = G*M1*M2*/R2
Подставим цифры и получим 1.440E+48 дж. Из них на кинетическую энергию ушло (E = M*V^2/2) 3.206E+47 и 3.980E+47 дж и на гравитационные волны осталось 7.217E+47 дж, что эквивалентно 4 солнечным массам и бОльшая часть этой энергии выделилась на последних нескольких витках. Чувствительности LIGO хватило на последние четыре витка. И самые последние пол-витка должны длиться 2.85 миллисек (по измерениям -- 3.8 мс).

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2019. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!